基于单片机的电视遥控器的制作

一、摘要
上世纪八十年代初，日本率先在电视产品中使用了红外遥控技术，目前已经在电视机上得到了广泛应用。

电视遥控器使用的是专用集成发射芯片来实现遥控码的发射，如东芝TC9012，飞利浦SAA3010T等。

这些芯片价格较贵，且相互之间采用的遥控编码格式互不兼容，所以各机型的遥控器通常只能针对各自的遥控对象而无法通用。

本文在试验验证的基础上，介绍了如何利用低成本的MCS-51系列单片机来实现遥控码的模拟发射，并实现遥控器的通用化。

二、设计方案
红外线波长远小于无线电波的波长，所以红外遥控不会干扰其他无线设备的工作；其次其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；再次红外线电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作，并且编解码容易，可进行多路遥控；另外红外遥控器作为控制系统的输入设备，具有成本低、灵活方便的特点。

红外遥控的这些优点可为用户提供方便的操控手段，因此该技术被广泛应用于各种家电产品、娱乐设施、现代化仪器仪表和工业控制中，为现代家居和生产生活增添了一丝亮色。

单片机集CPU，RAM,ROM,I/O口、中断和定时器于一体，具有体积小，重量轻，控制灵活方便，价格低廉等优点，广泛应用于工业自动化、仪器仪表、家用电器、信息和通信产品以及军事装备等方面。

采用单片机进行红外遥控系统设计，具有编程灵活多样，操作码数可随意设定等优点。

三、遥控发射技术的基本设计
3.1 系统硬件设计
本文所设计的红外遥控系统分为两个部分：即遥控发射部分和接收控制部分（整个系统原理框图如图1，图2所示）。

整个系统需要解决的关键问题是实现红外信号的有效发射与接收，本设计将采用脉冲个数编码，和单片机软件解码的方式来实现红外遥控器对继电器的开和关，从而控制电器设备。

图1：遥控发射部分框图
图2：接收控制部分电路
3.1.1 遥控发射部分
遥控发射部分，主要由AT89S52单片机、矩阵式操作键盘、红外发射电路和电源部分组成。

实现一旦有键按下，单片机进行键盘查询，并由查询的键号控制红外发射管发射相应的脉冲。

其电路原理图如图3所示。

图3: 遥控发射部分的电路原理图
本次设计遥控发射电路应用的是AT89S52单片机，以T89S52单片机为核心控制芯片，它具备8KB可重编程Flash存储器，1000次擦写周期，32个可编程I/O口线，3个16位定时器/计数器，8个中断源，看门狗定时器，2个数据指针，另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

此外还要运用矩阵式键盘，矩阵式键盘即行列式键盘，用I/O线组成行、列结构，按键设置在行列的交电上，行列线分别连接到按键开关的两端，按键中有无按键按下是由列线送入扫描字，行线读入行线状态来判断的。

本设计中的4*4矩阵键盘扫描时先经4位输出口向4位列线输出低电平，然后再输入4位行线的状态，若行线状态皆为高电平则表明无键按下，若行线状态有低电平则表明有键被按下。

另外还运用了红外发射电路，遥控信息码由单片机的定时器0调制成38KHZ
的红外线载波信号，由P3.4口输出，经三极管9013放大后由红外发射管发射出去。

3.1.2 接收控制部分
主要由AT89S52单片机、红外接收电路、数码显示电路、继电器控制电路和电源电路组成。

遥控器发射的信号经红外接收处理传递给单片机，单片机根据不同的信息码进行相应的继电器的控制，并完成相应的现实功能。

其电路原理图如图4所示。

图4: 接收控制部分的电路原理图
本次设计遥控接收电路应用的是AT89S52单片机，AT89S52(2)单片机为控制
核心，外加12MHZ的晶振。

此外还要应用红外接收电路，红外光波不可见，峰值波长940nm左右，属红外波段。

红外接收管将接收到的红外线光波转换成电信号，黑色的树脂封装将700nm以下波长的光线滤除。

红外一体化接收头是由红外接收管和放大电路组成的，能够接收脉冲编码调制的红外光信号，具有体积小，密封性好，灵敏度高，价格低廉等优点。

本设计采用SM0038一体化接收头，其解调频率为38KHZ，当接收到38KHZ的红外脉冲信号时输出为低电平，反之输出高电平。

经其解调后的信号输入单片机的中断和串行接收口。

通过单片机的中断查询可进行下一步操作。

另外还要使用数码显示电路为方便识别发射的按键号码，以及显示受控制的电路，在接收部分设置数码显示电路。

显示电路主要由显示驱动器4511和数码管LED组成。

CD4511是7段译码器，与其它驱动器不同的是，它显示数码‘6’和‘9’时没有拖尾现象，它所驱动对象是共阴极LED数码管。

CD4511的四个信号输入端
用单片机P1端口中的四位来实现。

最后还要加上继电器控制电路，继电器控制电路可由单片机的P0和P2口输出，一共可以有16个支路，即可以控制16个电器，而这16个支路的电路形式完全相同，在本次设计模型中，可选择其中的一个或几个支路来演示。

以P2.1口为例，将其连接到继电控制电路中三极管9012的基极，三极管的射极接继电器，使整个控制部分接到交流电器中。

当P2.1输出低电平时，三极管导通，继电器吸合，对应的电器设备电源接通，设备开启工作；否则P0或P2口相应引脚输出为高电平，三极管截止，继电器断开，对应的电器设备因断电而不能工作。

3.2 系统软件设计
本设计的软件分为发射部分和接收部分。

发射部分的工作原理为：系统上电初始化，进入主程序循环状态。

调用键盘扫描处理子程序，当无按键按下时，系统处于等待状态；当有按键按下时，系统通过按键检查子程序，检查按键号并转入相应的发射子程序。

键扫描程序流程图如图5所示。

在发射子程序中，利用定时器0将待发射信号调制成38KHZ的载波信号，经三极管放大后驱动红外发射管，发射调制脉冲信号。

发射信号采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的编码，最小为2个脉冲，其它信息码的脉冲个数逐个递增。

为了使接收可靠，第一位码宽为2ms，其余为1ms，码间距为1ms，遥控码数据帧间隔大于10ms。

遥控器上每一个按键都有唯一的一个键号，CPU通过查询得到的键值发射事先设定个数的脉冲。

图5：程序流程图
四、总结
随着单片机理论课程的结束，我们开始了为期一周的单片机课程设计，通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关单片机方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

古人云，实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

知错而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，改正错误，再次过程中就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，但是我们通过查阅资料，终于把问题解决了。

通过这次课程设计，我明白了在今后学习过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦地发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功地做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，因为那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
课程设计诚然是对一门专业课地深化，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，让我明白了许多道理，让我思考了许多问题，给了我莫大的空间。

同时，设计让我感触很深。

使我对抽象的理论有了具体的认识。

通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试，熟悉了常用仪器、仪表，了解了电路的连线方法，以及如何提高电路的性能等等。

通过查询资料，也了解了电视遥控器的构造及工作原理。

我认为，在这学期的课程设计中，不仅培养了我独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

更重要的是，在课程设计过程中，我学会了很多学习的方法。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。

这对于我们的将来也有很大的帮助。

以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。

就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在课程设计结束之后变的更加成熟，敢于面对需要面对的事情。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅巩固了以前所学过的知识，而且通过查阅资料学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

其实在课程设计的过程中，也对团队精神进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。

团结就是力量，只有互相之间默契融洽
的配合才能换来最终完美的结果。

此次课程设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查阅资料，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，就会收获颇丰。

五、参考文献
（1）李广弟《单片机基础》北京航空航天大学出版社 2001年第2版，2003年9月第6次印刷，P11-37,P200-203
（2）刘东汉《基于微处理器解码多功能遥控系统的设计》<现代电子技术>2006年第8期，P27-29
（3）朱光忠《基于单片机的红外遥控开关控制器》<计算机工程与设计>2006年第11期，P2097-2099。